iOS多线程编程Part 1/3 - NSThread & Run Loop

Core Foundation层对应的是CFRunLoopRef：

两组接口差不多，不过功能上还是有许多区别的，例如CF层可以添加自定义Input Source事件源(CFRunLoopSourceRef)和Run Loop观察者Observer(CFRunLoopObserverRef)，很多类似功能的接口特性也是不一样的。

Run Loop运行

Run Loop如何运行呢？在上一节NSThread的入口函数中使用了一种NSRunLoop的使用场景，再看一例：

从上图可以看出Run Loop就是处理事件的一个循环，不同的是Timer Source事件处理后不会使Run Loop结束，而Input Source事件处理后会让Run Loop退出。因此你需要自己的一个Loop去不断运行Run Loop来处理事件，就像本文开头的示例那样。

细分下Run Loop的事件源：

1) Timer Souce就是创建Timer添加到Run Loop中，没啥好说的，Cocoa或者Core Foundation都有相应接口实现。需要注意的是scheduledTimerWith****开头生成的Timer会自动帮你以默认NSDefaultRunLoopMode模式加载到当前的Run Loop中，而其他接口生成的Timer则需要你手动使用-addTimer:forMode添加到Run Loop中。需要额外注意的是Timer的触发不会让Run Loop返回。(Timer sources deliver events to their handler routines but do not cause the run loop to exit.) 具体实验可以看下面的Sample Code。

2) Input Source中的-performSelector:***API调用簇方法，有以下这些接口：

主线程持有包含子线程的Run Loop和Source的context对象，还有一个用于保存需要运行操作的数据buffer。主线程需要子线程干活时，首先将需要的操作数据添加到数据buffer，然后通知source，唤醒子线程Run Loop（因为子线程可能正在sleep状态，CFRunLoopWakeUp唤醒Run Loop可以通知线程醒来干活），由于子线程也持有这个source和数据buffer，因此在触发唤醒时可以使用这个数据buffer的数据来执行相关操作（需要注意数据buffer访问时的同步）。

具体实现参见本文最后的Sample Code。

Run Loop的Observer

Core Foundation层的接口可以定义一个Run Loop的观察者在Run Loop进入以下某个状态时得到通知：

• Run loop的进入
• Run loop处理一个Timer的时刻
• Run loop处理一个Input Source的时刻
• Run loop进入睡眠的时刻
• Run loop被唤醒的时刻，但在唤醒它的事件被处理之前
• Run loop的终止

  Observer的创建以及添加到Run Loop中需要使用Core Foundation的接口：

  };

  对应Run Loop的各种事件，kCFRunLoopAllActivities比较特殊，可以观察所有事件。具体样例代码请参考Sample Code。

  总结

  Run Loop就是一个处理事件源的循环，你可以控制这个Run Loop运行多久，如果当前没有事件发生，Run Loop会让这个线程进入睡眠状态(避免再浪费CPU时间)，如果有事件发生，Run Loop就处理这个事件。Run Loop处理事件和发送给Observer通知的流程如下：

  • 1) 进入Run Loop运行，此时会通知观察者进入Run Loop；
  • 2) 如果有Timer即将触发时，通知观察者；
  • 3) 如果有非Port的Input Sourc即将e触发时，通知观察者；
  • 4）触发非Port的Input Source事件源；
  • 5）如果基于Port的Input Source事件源即将触发时，立即处理该事件，跳转到步骤9；
  • 6）通知观察者当前线程将进入休眠状态；
  • 7）将线程进入休眠状态直到有以下事件发生：基于Port的Input Source被触发、Timer被触发、Run Loop运行时间到了过期时间、Run Loop被唤醒。
  • 8) 通知观察者线程将要被唤醒。
  • 9) 处理被触发的事件：
    • 如果是用户自定义的Timer，处理Timer事件后重新启动Run Loop进入步骤2；
    • 如果线程被唤醒又没有到过期时间，则进入步骤2；
    • 如果是其他Input Source事件源有事件发生，直接处理这个事件；
    • 10)到达此步骤说明Run Loop运行时间到期，或者是非Timer的Input Source事件被处理后，Run Loop将要退出，退出前通知观察者线程已退出。

      什么时候需要用到Run Loop？官方文档的建议是：

      • 需要使用Port或者自定义Input Source与其他线程进行通讯。
      • 需要在线程中使用Timer。
      • 需要在线程上使用performSelector*****方法。
      • 需要让线程执行周期性的工作。

        我个人在开发中遇到的需要使用Run Loop的情况有：

        • 使用自定义Input Source和其他线程通信
        • 子线程中使用了定时器
        • 使用任何performSelector*****到子线程中运行方法
        • 使用子线程去执行周期性任务
        • NSURLConnection在子线程中发起异步请求

          Sample Code

          RunLoop刚开始用确实坑很多，理解概念最好的方式还是动手写代码，写了个例子放在GitHub上（工程NSThreadExample），欢迎大家讨论。

          Apple官方也有一个基于Run Loop的异步网络请求示例程序SimpleURLConnections。

          参考资料

          Threading Programming Guide

          NSRunLoop Class Reference

          CFRunLoop Reference

          CFRunLoopObserver Reference